美规0-10V调光控制线的颜色要求

0-10V调光最初是为荧光灯照明系统开发的控制技术,因实际效果差强人意,再加上成本等因素的影响,并未获得广泛应用。近年来,随着LED照明市场的兴起,0-10V调光技术在照明系统中表现出稳定可靠的特性,已经成为商场、厂房、办公室等照明环境的标准配置,并逐渐被家用照明市场所接受。

1. 美国的电线颜色编码

 美国消防协会(National Fire Protection Association,简称NFPA)制定的NFPA 70(National Electrical Code,国家电气规程,简称NEC)是全美电气和通信行业普遍遵循的电工法规,该法规对公共和私人住所、庭院、车库、办公大楼、仓库等环境的线路连接、电气安装、管道铺设和验收检查制定了详细要求,以保护人员和财产安全。

其中,NEC法规对电气系统的导线颜色制定了一套可遵循的标准代码,以确保全国电气系统的标准化并易于操作。以下电线颜色通常用于“分支电路”中,即最后的保护装置(如断路器)和负载(如工具、电器或灯具)之间的接线。其中120V/208V/240V低压系统通常用在家庭和办公室环境中,277V/480V高压系统通常用于商业、工业和耗能设备。

2. 当前的控制线颜色

在北美,商业照明系统普遍使用0-10V模拟信号进行调光控制,以实现不同的照明氛围。0-10V驱动器通过两条控制线和外部调光器或控制器连接,当控制电压为不同数值时,驱动器可以输出不同的电流等级,从而实现调光效果。通常,0V时灯光最暗或关闭,10V时灯光最亮。

对于控制导线的颜色选择,当前照明行业遵循UL8750 SF4.2条款的要求,即:控制电路的导线不应是白色、绿色或带黄色条纹的绿色,但根据工业或专用控制电路协议,控制电路引线为灰色时,市电中性线(零线)应为白色。

SF4.2 Control circuit lead wires shall be a color other than white, green, or green with yellow stripe. When a control circuit lead wire is grey based on industry or proprietary control circuit protocols, the branch circuit grounded conductor (common or neutral) shall be white.

基于此,照明行业普遍将0-10V调光线设置为紫色(正极)和灰色(负极),市电输入线设置为黑色(相线)和白色(中性线),这一做法已在照明行业持续多年。

常见的灯具接线图如下,需要电工现场连接的5根电线分别为相线(黑色)、中性线(白色)、地线(绿色)、调光线正极(紫色)和调光线负极(灰色)。至于连接到LED灯板的导线则由灯具工厂处理,不需要电工现场接线。

3. 存在的问题

由于市场上的0-10V调光驱动器通常用于商业照明,而按照NFPA 70第200.7条的规定,277V/480V商业电压系统的中性线应为灰色。所以,当灰色调光线出现在商业照明的现场接线中,有可能被电工误认为是277V电源的中性线,这种颜色混淆可能产生潜在危害。

如果灰色调光线被错误地接至中性线,通常还会导致其他导线接错,灯具系统可能出现灯光闪烁、跳闸、烧毁驱动器等意外情况。特别是调光线接入一个灯具群组时,如果其中一个或多个灯具出现接线错误,甚至会出现无法解释的异常现象,需耗费大量的人力物力进行排查。最为严重的情况是中性线上意外出现的电流,对生命安全造成极大威胁。在美国的电工安装行业,因误接灰色调光线导致的事故时有发生。因此,没有理由继续使用灰色导线作为调光控制线。在达成行业共识后,NFPA立即启动了对电工法规的修订工作。

4. 新的颜色识别要求

针对导线颜色混淆的问题,NFPA 70 在2020版新增第410.69条:控制线绝缘层的识别,明确了对控制线的颜色要求。

410.69 Identification of Control Conductor Insulation. Where control conductors are spliced, terminated, or connected in the same luminaire or enclosure as the branch-circuit conductors, the field-connected control conductor shall not be of a color reserved for the grounded branch-circuit conductor or the equipment grounding conductor. This requirement shall become effective January 1, 2022.

Informational Note: See 200.6 for identification of grounded conductor and 250.119 for identification of equipment grounding conductor.

Exception: A field-connected gray-colored control conductor shall be permitted if the insulation is permanently re-identified by marking tape, painting, or other effective means at its termination and at each location where the conductor is visible and accessible. Identification shall encircle the insulation and shall be a color other than white, gray, or green.

按照NFPA 70第410.69条的要求,如果控制线与分支电路导线在同一个灯具或外壳内连接时,需要现场接线的控制线不能是分支电路的中性线 (白色或灰色)或设备地线(绿色或绿色带黄色条纹)预留的颜色。因此,制造商必须改变控制线的颜色,以确保灰色或白色电线只用于市电中性线。新要求从2022年1月1日起生效,将对驱动器的产品设计、灯具接线图等产生相应影响。

NFPA 70第410.69条还规定了例外情况,如果在控制线末端、导体可见和可接近的每个位置通过标记带、涂色或其他有效方法进行永久性重新标识,则允许使用灰色导线。永久性标识应包围导线的绝缘层,并且不能是白色、灰色或绿色。

对于法规生效前进入美国市场的照明电器,可以在安装现场对控制线进行重新标识,以通过验收检查。重新识别是美国电工法规接受的普遍做法,可以减少新旧规则更替时的行业困扰。

5. 最终解决方法

NFPA 70的新规没有指定控制线究竟使用哪种具体颜色,这有可能给制造商带来新的混乱。针对这一情况,美国国家电气制造商协会(NEMA)发布了一项新标准NEMA 100-2021(Wire Insulation Colors for Lighting Systems,照明系统的电线绝缘颜色),规定了控制线的颜色要求,建议用粉红色(Pink)取代目前使用的灰色,同时澄清了另一条控制线的颜色是紫罗兰色(Violet)而非泛称紫色(Purple)。

NEMA 100-2021的颜色要求参考ISO/CIE 11664-4:比色法-第4部分:CIE 1976 L*A*B*均匀颜色空间,示例如下:

受此影响,照明系统中的灯具、驱动器、调光器、传感器及其他配套设备的控制线颜色应做相应修改。 NEMA建议制造商尽快采取改变措施,以满足新版NFPA 70的要求,促进行业一致性。

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